心肌缺血的根本原因是冠狀動脈對心肌的供血、供氧，無法滿足心肌對氧氣的需求。具體的病因可分為冠狀動脈供血不足和心肌耗氧增多，都可以引起心肌痛。一般以供血不足為主，如冠心病、X綜合徵、冠狀動脈痙攣、心肌橋、心律失常等，具體如下：

1、冠心病是最常見的引起心肌缺血的原因，心肌憑藉冠狀動脈供血，冠狀動脈具有強大的代償能力，當心髒需氧量增大時，冠狀動脈可以擴張，從而使心肌供血量增加。當冠狀動脈發生病變，不但可能使上述代償機制無法發揮正常的作用，而且冠狀動脈可能還會出現狹窄甚至閉塞，使心肌供氧急劇減少而引起胸痛，此為心肌缺血最重要的機制之一；

2、X綜合徵可產生心肌缺血癥狀，心電圖可以觀察到心肌缺血表現，但進行冠脈造影時會發現冠狀動脈沒有明顯病變，這些病變病因不很明確；

3、血管痙攣性的心絞痛，又叫變異性心絞痛，常無明顯的誘因下出現心肌缺血癥狀，與X綜合徵不同，冠狀動脈造影可以觀察到心絞痛時出現暫時的冠狀動脈的痙攣、狹窄。使用擴張劑可以舒緩，該病目前認為是血管調節功能異常，而非冠狀動脈病變引起。因為該病的患者大多為年輕人，除吸菸較多外，缺乏其他冠脈的危險因素，也沒有表現冠心病的其它病理改變；

4、心肌橋，冠狀動脈通常在外膜下的結締組織內，若某一段穿梭於心肌內，這段心肌纖維就可以稱為心肌橋。當心髒收縮時，可以壓迫這段冠狀動脈而引起心肌缺血，心動過速也可以引起心肌缺血。